表观在临床 | 胰腺导管腺癌的基因组特征

编译：mackaay

最近一项根据TCGA数据，分析胰腺导管腺癌基因组特征的文章发表在《Cancer Cell》上。 该研究表明胰腺导管腺癌存在复杂的分子表达谱。一小群肿瘤携带有多重的KRAS突变，KRAS野生型的肿瘤则携带其他RAS突变或其他驱动癌基因。整合RNA和蛋白表达谱则显示其临床相关性。

在该研究中，TCGA研究合作组利用多种方式分析了胰腺导管腺癌DNA突变，DNA甲基化，mRNA、miRNA和lncRNA，蛋白质表达谱。 通过严格的分析方法，分析了具有低肿瘤细胞性的肿瘤。

全外显子测序（平均覆盖度405X）鉴别出了体细胞DNA突变，包括单核苷酸多态性，indel等。KRAS，TP53，CDKN2A，SMAD4，RNF43，ARID1A，TGFbetaR2， GNAS，RREB1和PBRM1是显著的复发突变。复发突变还包括肿瘤驱动基因，DNA损伤修复基因和染色质调节基因等。

图1：胰腺导管腺癌的基因组突变表达谱，显示大部分存在KRAS 突变

有大约5-10%的胰腺导管腺癌有家族史，也同样有几个可疑的种系易感基因被鉴定出来。该研究发现约8%患者有种系突变，包括BRCA2，ATM，PALB2和PRSS1等。

在这150个样本中，在CpG岛中存在C>T的突变。分析拷贝数水平的变化，发现存在GATA6，ERBB2，KRAS，AKT2和MYC的扩增，以及CDKN2A，SMAD4，ARID1A和PTEN的缺失。

随后作者分析了克隆和亚克隆的KRAS变化，发现在5种胰腺癌中存在多个不同的KRAS突变，其中四个是已知的肿瘤热点突变。

图2：KRAS突变存在异质性。不同的细胞亚群KRAS突变情况不同。

随后，作者探究了KRAS野生型的肿瘤，发现GNAS突变占KRAS野生型的十分之三，包括JAK1的激活突变。两个KRAS野生型肿瘤携带有CTNNB1的错义突变。这些体细胞突变往往会造成RAS-MARK通路的激活。

图3：KRAS野生型的突变情况

作者对肿瘤样本分类成低纯度的（纯度小于33%）和高纯度的（纯度大于等于33%）两组。在对mRNA进行分析后，发现将肿瘤分类为基地样和经典型的分类法不依赖于肿瘤的纯度。而将肿瘤分类成4类的方法则与肿瘤纯度存在关联。

图4：肿瘤的纯度分析

在76个高纯度的肿瘤样本中，miRNA聚类显示其不依赖与肿瘤的纯度。并且许多miRNA在不同类别中存在差异表达，这可以应用为预后的判断标志物。而在lncRNA聚类中，360个lncRNA变异体被聚类成两个不依赖纯度的亚类，这个却和基地样型和经典型mRNA分类吻合。

图5：热图展示了高纯度肿瘤的miRNA和lncRNA聚类情况。

对蛋白质组进行无监督聚类时，192个抗体将76个高纯度肿瘤中45个分成了四个类别，并显示出其与预后的相关性。其中明显差异的包括EMT，凋亡，mTOR，细胞周期和RTK通路等。中路在低EMT和凋亡分值的肿瘤，有着更好的预后。

图6：高纯度肿瘤的不同生物学特性。

最后，作者运用相似网络融合（SNF）对上面所有数据进行整合分析。结果发现GATA6和CDKN2A会被多种机制所调节。GATA6和其反义lncRNA，GATA6-AS1明显失调。CDKN2A也会被多种机制造成下调（DNA甲基化，缺失和基因内突变等）。RNA调控网络分析显示在基地样型和经典型之间存在关联网络。这个关联网络包括基地样基因的共表达，并以miR-192-5p和miR-194-5p为共同特征。在高纯度肿瘤中，miR-192-5p表达和DNA高甲基化表达相反，这提示在经典型肿瘤中的miR-192-5p 会在基地样型肿瘤中收到DNA甲基化的抑制。这些数据显示，通过DNA甲基化调控miRNA的表达能影响mRNA的分类。

图7：整合分析多平台数据

在分析了150例胰腺导管腺癌的基因组、转录组和蛋白组表达谱后，发现在KRAS, TP53， CDKN2A, SMAD4， RNF43， ARID1A, TGFbetaR2，GNAS,RREB1 和PBRM1中存在复发的体细胞突变。KRAS野生型肿瘤则携带有其他肿瘤驱动突变，如GNAS, BRAF, CTNNB1和RAS其他突变。携带多重KRAS基因突变的肿瘤中，其有两个等位基因的突变。蛋白表达谱显示在低EMT和高MTOR通路评分的肿瘤有着更好的预后。非编码RNA和肿瘤特异性mRNA之间的关联也被明确了。该研究显示胰腺导管腺癌复杂的分子图谱，为精准化医疗提供了初步依据。